JP2019168514A - Map data creation device - Google Patents

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亮暢 藤井
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喜幸 松野
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Abstract

To create three-dimensional map data that is high in accuracy.SOLUTION: A map data creation device is configured to create map data for a three-dimensional map of an object area. The map data creation device comprises: an environment information storage unit that stores K pieces (K is a natural number equal to or more than one) of environment information on each of K pieces of measurement points in the object area; an inclination information storage unit that stores a first inclination with respect to a horizontal surface from an N-1-th measurement point to an N-th measurement point (N is a natural number equal to or more than one) about each of the K pieces of measurement points; an altitude storage unit that acquires altitude information on each of the K pieces of measurement points, and stores the acquired altitude information in a storage unit; an inclination calculation unit that calculates a second inclination with respect to a horizontal surface from the N-1-th measurement point to the N-th measurement point about each of the K pieces of measurement points, using K pieces of altitude information; and an extraction unit that compares the first inclination with the second inclination about each of the K pieces of measurement points, and extracts the altitude information on the measurement point high in a consistency degree of the second inclination with respect to the first inclination.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書に開示する技術は、対象領域の環境地図用の地図データを作成する技術に関する。   The technique disclosed in this specification relates to a technique for creating map data for an environmental map of a target area.

例えば、移動体に対象領域内を自律的に移動させる場合、対象領域内の障害物(例えば、建造物等)を記憶する環境地図が必要となる。このため、対象領域内の環境地図を作成する技術が開発されおり、例えば、センサにより取得した環境情報から環境地図を作成する方法が知られている。この方法では、レーザレンジファインダ(LRF)等のセンサを搭載した移動体を対象領域内で移動させ、移動経路上の複数の計測点においてセンサにより環境情報を取得する。そして、地図データ生成装置を用いて、複数の計測点で取得した環境情報に基づいて環境地図を作成する。また、このような方法において、環境地図の精度を向上させるための技術が開発されている。例えば、特許文献1には、GPSで測位した座標を用いて環境地図の精度を向上させる技術が開示されている。特許文献1に技術では、GPSによって移動中の移動体(すなわち、センサ)の位置が絶対座標として測位される。環境情報を計測したセンサの位置は、絶対座標を用いて補正される。絶対座標を用いてセンサ位置を補正することによって、センサで環境情報を計測した際に生じる誤差が小さくなる。   For example, when the moving body autonomously moves within the target area, an environment map that stores obstacles (for example, buildings) in the target area is required. For this reason, a technique for creating an environmental map in a target area has been developed. For example, a method for creating an environmental map from environmental information acquired by a sensor is known. In this method, a moving body equipped with a sensor such as a laser range finder (LRF) is moved within a target region, and environmental information is acquired by the sensor at a plurality of measurement points on the movement path. Then, using the map data generation device, an environment map is created based on the environment information acquired at a plurality of measurement points. In addition, in such a method, a technique for improving the accuracy of the environmental map has been developed. For example, Patent Document 1 discloses a technique for improving the accuracy of an environmental map using coordinates measured by GPS. In the technique disclosed in Patent Document 1, the position of a moving body (that is, a sensor) that is moving is measured by GPS as absolute coordinates. The position of the sensor that measured the environmental information is corrected using absolute coordinates. By correcting the sensor position using the absolute coordinates, an error generated when the environmental information is measured by the sensor is reduced.

ここで、3次元の環境地図を作成する際には、標高情報が必要となる。例えば、特許文献1では、GPSで測位した絶対座標は3次元座標となっている。また、絶対座標の標高情報は、GPSで測位した標高情報に代わり、航空レーザ測量によって計測した標高情報を用いることができる。   Here, when creating a three-dimensional environmental map, elevation information is required. For example, in Patent Document 1, absolute coordinates measured by GPS are three-dimensional coordinates. In addition, as the altitude information in absolute coordinates, altitude information measured by aviation laser surveying can be used in place of the altitude information measured by GPS.

国際公開第2014/076844号公報International Publication No. 2014/077684

特許文献1の技術では、精度の高い3次元の環境地図を作成するために、GPSで測位した3次元座標を用いて、環境情報を計測したセンサの位置を補正している。しかしながら、GPSで測位する際には、センサの位置を上空から測位するため、水平情報である緯度及び経度の座標は精度が高い一方、標高情報については精度が低いという問題があった。また、航空レーザ測量では、周辺に建造物や木々等があると、それらが周辺の高さ方向の測量結果に影響を及ぼすことがある。このため、航空レーザ測量についても、対象領域内の全ての標高情報が信頼できるとは言えないという問題があった。   In the technique of Patent Document 1, in order to create a highly accurate three-dimensional environment map, the position of the sensor that measured the environment information is corrected using the three-dimensional coordinates measured by the GPS. However, when positioning with GPS, since the position of the sensor is measured from the sky, there is a problem that the latitude and longitude coordinates, which are horizontal information, are high in accuracy, but the altitude information is low in accuracy. In the aerial laser surveying, if there are buildings or trees in the vicinity, they may affect the survey results in the surrounding height direction. For this reason, the aerial laser surveying also has a problem that it cannot be said that all the altitude information in the target area is reliable.

本明細書は、精度の高い3次元の地図用の地図データを作成する技術を開示する。   This specification discloses a technique for creating map data for a highly accurate three-dimensional map.

本明細書に開示する地図データ生成装置は、対象領域の3次元の地図用の地図データを生成する。地図データ生成装置は、対象領域内のK個(Kは1以上の自然数)の計測点のそれぞれについてのK個の環境情報であって、計測点の周囲に存在する物体との相対距離を示す環境情報を記憶する環境情報記憶部と、N−1個目からN個目の計測点までの水平面に対する第1傾きを、K個の計測点のそれぞれについて記憶する傾き情報記憶部と、K個の計測点のそれぞれについて、標高情報を取得して記憶部に記憶する標高情報記憶部と、K個の計測点のそれぞれについて、N−1個目からN個目の計測点までの水平面に対する第2傾きを、K個の標高情報を用いて算出する傾き算出部と、K個の計測点のそれぞれについて第1傾きと第2傾きを比較し、第2傾きの第1傾きに対する一致の度合いが高い計測点についての前記標高情報を抽出する抽出部と、を備える。   The map data generation device disclosed in this specification generates map data for a three-dimensional map of a target area. The map data generation apparatus is K environment information for each of K measurement points (K is a natural number of 1 or more) in the target region, and indicates a relative distance to an object existing around the measurement point. An environmental information storage unit that stores environmental information, an inclination information storage unit that stores a first inclination with respect to the horizontal plane from the (N−1) th to the Nth measurement point, for each of the K measurement points, and K pieces For each of the measurement points, the elevation information storage unit that acquires the elevation information and stores it in the storage unit, and for each of the K measurement points, the first to the horizontal plane from the (N−1) th to the Nth measurement point The inclination calculation unit that calculates two inclinations using K elevation information and the first inclination and the second inclination for each of the K measurement points are compared, and the degree of coincidence of the second inclination with respect to the first inclination is determined. Extract the elevation information for high measurement points It includes an extraction unit, a.

上記の地図データ生成装置では、抽出部によって、第2傾きの第1傾きに対する一致の度合いが高い計測点についての標高情報が抽出される。このため、計測点毎の標高情報に精度の信頼度が高いものと低いものが含まれていても、第2傾きを精度の高い第1傾きと比較することによって、精度の高い計測点の標高情報のみを抽出することができる。このため、3次元の地図データの精度を高くすることができる。   In the map data generating apparatus, the extraction unit extracts the elevation information about the measurement point having a high degree of matching of the second inclination with the first inclination. For this reason, even if the altitude information for each measurement point includes high accuracy and low accuracy, the altitude of the measurement point with high accuracy is obtained by comparing the second inclination with the high accuracy first inclination. Only information can be extracted. For this reason, the precision of three-dimensional map data can be made high.

実施例1、2に係る地図データ生成装置のシステム構成を示す図。The figure which shows the system configuration | structure of the map data generation apparatus which concerns on Example 1,2. 地図データ生成処理の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of map data generation processing. 移動体が環境情報を計測しながら移動する移動経路を模式的に示す図であり、(a)は斜視図であり、(b)は上面図であり、(c)は側面図である。It is a figure which shows typically the movement path | route which a moving body moves, measuring environmental information, (a) is a perspective view, (b) is a top view, (c) is a side view. 実施例1における図2のステップS16の処理の詳細を示すフローチャート。3 is a flowchart showing details of processing in step S16 in FIG. 2 according to the first embodiment. 各計測地点で計測されたピッチ角と時間との関係を示す図であり、(a)は、各計測地点で計測されたピッチ角を時系列で示し、(b)は、(a)に対応する実際の標高を示す。It is a figure which shows the relationship between the pitch angle measured at each measurement point, and time, (a) shows the pitch angle measured at each measurement point in time series, (b) respond | corresponds to (a). The actual elevation to be shown. 各計測地点で計測されたピッチ角と時間との関係と、標高情報と時間との関係を示す図であり、(a)は、各計測地点で計測されたピッチ角を時系列で示し、(b)は、標高情報を(a)に対応する時系列で示す。It is a figure which shows the relationship between the pitch angle measured at each measurement point, time, and the relationship between altitude information and time, (a) shows the pitch angle measured at each measurement point in time series, b) shows the altitude information in a time series corresponding to (a). 各計測地点で計測されたピッチ角と時間との関係と、標高情報と時間との関係を示す図であり、(a)は、各計測地点で計測されたピッチ角を時系列で示し、(b)は、図6(b)の標高情報を時間Δt毎にさらに分割した状態を示す。It is a figure which shows the relationship between the pitch angle measured at each measurement point, time, and the relationship between altitude information and time, (a) shows the pitch angle measured at each measurement point in time series, FIG. 6B shows a state where the altitude information shown in FIG. 6B is further divided every time Δt. 絶対座標を模式的に示す図。The figure which shows an absolute coordinate typically. グラフ構造データを模式的に示す図であり、(a)は斜視図であり、(b)は上面図であり、(c)は側面図である。It is a figure which shows graph structure data typically, (a) is a perspective view, (b) is a top view, (c) is a side view. 図9の部分Xの拡大図。The enlarged view of the part X of FIG. 実施例2における図2のステップS16の処理の詳細を示すフローチャート。9 is a flowchart showing details of the process in step S16 in FIG. 2 according to the second embodiment. 各計測地点の相対座標のz座標と移動距離との関係と、標高情報と対応する移動距離との関係を示す図であり、(a)は、各計測地点の相対座標のz座標と移動距離との関係で示し、(b)は、標高情報を(a)に対応付けて示す。It is a figure which shows the relationship between the z coordinate of the relative coordinate of each measurement point, and a movement distance, and the relationship between the altitude information and the corresponding movement distance, (a) is the z coordinate and the movement distance of the relative coordinate of each measurement point. (B) shows elevation information in association with (a).

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。   The main features of the embodiments described below are listed. The technical elements described below are independent technical elements and exhibit technical usefulness singly or in various combinations, and are limited to the combinations described in the claims at the time of filing. It is not a thing.

(特徴1)本明細書に開示する地図データ生成装置では、抽出部は、正または負の第1傾きを有して連続するM個(Mは2以上K以下の自然数)の一群の計測点を抽出してもよい。このような構成によると、K個の計測点から、正または負の第1傾きを有して連続するM個の一群の計測点が抽出される。すなわち、K個の計測点が、正の第1傾きを有する群または負の第1傾きを有する群に分割される。これにより、第1傾きと第2傾きを比較しやくなり、第2傾きの第1傾きに対する一致の度合いが高いか否かを容易に判定することができる。 (Characteristic 1) In the map data generation device disclosed in the present specification, the extraction unit has a group of M measurement points (M is a natural number of 2 or more and K or less) that have a positive or negative first slope and are continuous. May be extracted. According to such a configuration, a group of M measurement points that are continuous with a positive or negative first slope is extracted from the K measurement points. That is, the K measurement points are divided into a group having a positive first inclination or a group having a negative first inclination. Thereby, it becomes easy to compare the first inclination and the second inclination, and it is possible to easily determine whether or not the degree of coincidence of the second inclination with respect to the first inclination is high.

(特徴2)本明細書に開示する地図データ生成装置では、抽出部は、M個の一群の計測点全体において、第2傾きの正負が第1傾きの正負と一致するか否かによって、第2傾きの前記第1傾きに対する一致の度合いを判定してもよい。このような構成によると、第2傾きの第1傾きに対する一致の度合いを容易に判定することができる。 (Characteristic 2) In the map data generation device disclosed in the present specification, the extraction unit determines whether the second slope has the same sign as the first slope in the whole group of M measurement points. The degree of coincidence of two inclinations with respect to the first inclination may be determined. According to such a configuration, it is possible to easily determine the degree of coincidence of the second inclination with respect to the first inclination.

(特徴3)本明細書に開示する地図データ生成装置では、抽出部は、M個の一群の計測点全体において、第1傾きと第2傾きの間の差分を算出し、差分が閾値以下のときに第2傾きの第1傾きに対する一致の度合いが高いと判定してもよい。このような構成によると、第1傾きと第2傾きの間の差分を算出することによって、第2傾きの第1傾きに対する一致の度合いを容易に判定することができる。 (Characteristic 3) In the map data generation device disclosed in the present specification, the extraction unit calculates a difference between the first inclination and the second inclination in the entire group of M measurement points, and the difference is equal to or less than a threshold value. Sometimes, it may be determined that the degree of coincidence of the second inclination with respect to the first inclination is high. According to such a configuration, the degree of coincidence of the second inclination with respect to the first inclination can be easily determined by calculating the difference between the first inclination and the second inclination.

(特徴4)本明細書に開示する地図データ生成装置は、抽出部によって抽出された標高情報に対応する計測点の3次元座標を生成する座標生成部と、環境情報が計測されたK個の計測点のそれぞれの位置を規定する計測点ノードと、隣接する計測点ノード間の相対的位置関係を規定する計測点アークと、3次元座標の位置を規定する座標ノードと、計測点の位置とその位置に対応する3次元座標との間のずれを規定する座標アークと、を備えるグラフ構造データを生成するグラフ構造データ生成部と、グラフ構造データについて、各計測点アークおよび各座標アークから算出される誤差関数の和が最小となるようにグラフ構造データを最適化するグラフ構造データ最適化部と、をさらに備えていてもよい。このような構成によると、座標生成部は、抽出部によって第2傾きの第1傾きに対する一致の度合いが高いと判定された標高上雄法に対応する3次元座標のみ生成するため、精度の信頼度が高い座標のみが生成される。このため、計測点の位置と、その位置に対応する3次元座標からグラフ構造データを生成して最適化することによって、精度の信頼度が高い座標情報のみがグラフ構造データに追加される。このため、3次元の地図データ全体の精度を高くすることができる。 (Feature 4) A map data generation device disclosed in the present specification includes a coordinate generation unit that generates three-dimensional coordinates of measurement points corresponding to elevation information extracted by an extraction unit, and K pieces of environmental information measured A measurement point node that defines the position of each measurement point, a measurement point arc that defines the relative positional relationship between adjacent measurement point nodes, a coordinate node that defines the position of a three-dimensional coordinate, and the position of the measurement point A graph structure data generation unit that generates graph structure data including a coordinate arc that defines a deviation from the three-dimensional coordinates corresponding to the position, and the graph structure data is calculated from each measurement point arc and each coordinate arc And a graph structure data optimizing unit that optimizes the graph structure data so that the sum of the error functions to be minimized. According to such a configuration, the coordinate generation unit generates only the three-dimensional coordinates corresponding to the elevation method determined to have a high degree of coincidence of the second inclination with respect to the first inclination by the extraction unit. Only coordinates with high degrees are generated. Therefore, by generating and optimizing the graph structure data from the position of the measurement point and the three-dimensional coordinates corresponding to the position, only coordinate information with high accuracy reliability is added to the graph structure data. For this reason, the accuracy of the entire three-dimensional map data can be increased.

(特徴5)本明細書に開示する地図データ生成装置は、最適化されたグラフ構造データ内の計測点ノードと、計測点ノードが規定する位置から計測された環境情報を用いて、地図データを生成する地図データ生成部をさらに備えていてもよい。このような構成によると、精度の信頼度が高い3次元座標のみを取り込み、最適化されたグラフ構造データ内の計測点ノードが規定するセンサの位置から計測された環境情報に基づいて、精度の高い地図データを生成することができる。 (Feature 5) A map data generation device disclosed in the present specification uses map data in optimized graph structure data and map data using environment information measured from a position defined by the measurement point node. You may further provide the map data generation part to produce | generate. According to such a configuration, only the three-dimensional coordinates with high accuracy reliability are taken in, and based on the environmental information measured from the sensor position specified by the measurement point node in the optimized graph structure data, the accuracy is improved. High map data can be generated.

(実施例1)
以下、実施例1に係る地図データ生成装置10について説明する。地図データ生成装置10は、対象領域の3次元の地図用の地図データを生成する。地図データ生成装置10は、例えば、CPU、ROM、RAM等を備えたコンピュータによって構成することができる。コンピュータがプログラムを実行することで、地図データ生成装置10は、図1に示す標高判定部16、絶対座標生成部18、グラフ構造データ生成部20、グラフ構造データ最適化部22、地図データ生成部24等として機能する。地図データ生成装置10の各部16、18、20、22、24の処理については、後で詳述する。
Example 1
Hereinafter, the map data generation device 10 according to the first embodiment will be described. The map data generation device 10 generates map data for a three-dimensional map of the target area. The map data generation device 10 can be configured by a computer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. When the computer executes the program, the map data generation device 10 includes an elevation determination unit 16, an absolute coordinate generation unit 18, a graph structure data generation unit 20, a graph structure data optimization unit 22, and a map data generation unit illustrated in FIG. It functions as 24 etc. The processing of each unit 16, 18, 20, 22, 24 of the map data generation device 10 will be described in detail later.

また、図1に示すように、地図データ生成装置10は、環境計測データ記憶部12と、標高情報記憶部14を備えている。環境計測データ記憶部12は、環境計測センサ52によって計測された対象領域内の環境情報と、環境計測センサ52の姿勢情報と、環境計測センサ52の相対位置と、環境計測センサ52の2次元座標を記憶する。後述するように環境計測センサ52は移動体50に搭載される。以下では、環境計測センサ52の姿勢情報を「移動体50の姿勢情報」ともいい、環境計測センサ52の相対位置を「移動体50の相対位置」ともいい、環境計測センサ52の2次元座標を「移動体50の2次元座標」ともいう。移動体50は対象領域内を移動しながら、環境計測センサ52によって対象領域内の環境(例えば、建造物や木々等の計測物)を計測する。環境計測センサ52によって取得された環境情報は、その環境情報が取得されたときの移動体50の姿勢情報、相対位置及び2次元座標と共に環境計測データ記憶部12に記憶される。標高情報記憶部14は、環境計測センサ52が環境情報を計測した地点の標高情報を記憶する。環境計測データ記憶部12に記憶される環境情報、姿勢情報、相対位置及び2次元座標と、標高情報記憶部14に記憶される標高情報については、後で詳述する。   Further, as shown in FIG. 1, the map data generation device 10 includes an environment measurement data storage unit 12 and an altitude information storage unit 14. The environmental measurement data storage unit 12 includes environmental information in the target area measured by the environmental measurement sensor 52, attitude information of the environmental measurement sensor 52, relative position of the environmental measurement sensor 52, and two-dimensional coordinates of the environmental measurement sensor 52. Remember. As will be described later, the environment measurement sensor 52 is mounted on the moving body 50. Hereinafter, the posture information of the environmental measurement sensor 52 is also referred to as “posture information of the moving body 50”, the relative position of the environmental measurement sensor 52 is also referred to as “relative position of the movable body 50”, and the two-dimensional coordinates of the environmental measurement sensor 52 are It is also referred to as “two-dimensional coordinates of the moving object 50”. The moving body 50 measures the environment (for example, a measurement object such as a building or trees) in the target area by the environment measuring sensor 52 while moving in the target area. The environment information acquired by the environment measurement sensor 52 is stored in the environment measurement data storage unit 12 together with the posture information, the relative position, and the two-dimensional coordinates of the moving body 50 when the environment information is acquired. The altitude information storage unit 14 stores altitude information of the point where the environmental measurement sensor 52 measures the environmental information. The environmental information, posture information, relative position and two-dimensional coordinates stored in the environmental measurement data storage unit 12, and altitude information stored in the altitude information storage unit 14 will be described in detail later.

図2〜図10を参照して、地図データ生成装置10が行う処理について説明する。図2は、地図データ生成装置10が行う地図データ生成処理の一例を示すフローチャートである。図2に示すように、まず、地図データ生成装置10は、移動体50から、対象領域内の複数(本実施例では、K個(Kは1以上の自然数))の計測地点において計測された環境情報と、各計測地点における移動体50の姿勢情報と、各計測地点における移動体50の相対位置と、各計測地点における移動体50の2次元座標を取得し、環境計測データ記憶部12に記憶する(S12)。   Processing performed by the map data generation device 10 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of map data generation processing performed by the map data generation device 10. As shown in FIG. 2, first, the map data generation device 10 is measured from the moving body 50 at a plurality of measurement points (in this example, K (K is a natural number of 1 or more)) in the target area. The environment information, the posture information of the moving object 50 at each measurement point, the relative position of the moving object 50 at each measurement point, and the two-dimensional coordinates of the moving object 50 at each measurement point are acquired and stored in the environment measurement data storage unit 12. Store (S12).

ここで、移動体50によって環境情報、姿勢情報、相対位置及び2次元座標を取得する手順について説明する。移動体50は、車輪駆動型の移動体である。移動体50は、図示しない操作装置を備えており、例えば、ジョイスティック等のリモコンで操縦される。なお、本実施例では、移動体50はリモコンで操縦されるが、このような構成に限定されない。例えば、移動体50は、作業者がハンドル操作によって運転することによって移動してもよいし、作業者が手で押すことによって移動してもよい。   Here, a procedure for acquiring environment information, posture information, relative position, and two-dimensional coordinates by the moving body 50 will be described. The moving body 50 is a wheel drive type moving body. The moving body 50 includes an operating device (not shown) and is operated by a remote control such as a joystick. In the present embodiment, the moving body 50 is steered by a remote controller, but is not limited to such a configuration. For example, the moving body 50 may be moved by driving by a handle operation by an operator, or may be moved by being manually pressed by the operator.

移動体50は、環境計測センサ52と記憶部54を備えている(図1参照)。環境計測センサ52は、環境計測センサ52が搭載される移動体50の周囲の環境情報と、移動体50の姿勢情報と、移動体50の位置情報を計測する。本実施例では、移動体50に搭載される環境計測センサ52は、3D−LiDRA、慣性センサ及びGPSセンサである。   The moving body 50 includes an environmental measurement sensor 52 and a storage unit 54 (see FIG. 1). The environmental measurement sensor 52 measures environmental information around the mobile object 50 on which the environmental measurement sensor 52 is mounted, posture information of the mobile object 50, and position information of the mobile object 50. In the present embodiment, the environment measurement sensor 52 mounted on the moving body 50 is a 3D-LiDRA, an inertial sensor, and a GPS sensor.

3D−LiDRAは、レーザ光を射出し、射出したレーザ光が物体で反射して返ってくるまでの時間を計測する。3D−LiDRAで計測された時間から、3D−LiDRAから物体までの距離が計測される。また、3D−LiDRAからレーザ光を射出した方向(すなわち、物体から反射されるレーザ光の入射角度)は既知であるため、3D−LiDRAに対する物体の方位を決定することができる。3D−LiDRAは、計測地点から見た建造物や木々等(以下、「計測物62」という)の位置、姿勢及び形状等の環境情報を計測することができる。3D−LiDRAで計測された環境情報は、記憶部54に記憶される。慣性センサは、例えば、ジャイロセンサであり、移動体50の姿勢情報(例えば、ピッチ角)を計測する。慣性センサで計測された移動体50の姿勢情報は、記憶部54に記憶される。GPSセンサは、GPSによって移動体50の位置を測位する。本実施例では、GPSセンサによって測位される環境計測センサ52の位置は、緯度及び経度による2次元座標で示される。GPSセンサで測位された移動体50の2次元座標は、記憶部54に記憶される。   3D-LiDRA emits laser light, and measures the time until the emitted laser light is reflected by an object and returned. From the time measured by 3D-LiDRA, the distance from 3D-LiDRA to the object is measured. Further, since the direction in which the laser light is emitted from 3D-LiDRA (that is, the incident angle of the laser light reflected from the object) is known, the orientation of the object with respect to 3D-LiDRA can be determined. 3D-LiDRA can measure environmental information such as the position, posture, and shape of buildings and trees (hereinafter referred to as “measurement 62”) viewed from the measurement point. The environment information measured by 3D-LiDRA is stored in the storage unit 54. The inertial sensor is, for example, a gyro sensor, and measures posture information (for example, pitch angle) of the moving body 50. The posture information of the moving body 50 measured by the inertial sensor is stored in the storage unit 54. The GPS sensor measures the position of the moving body 50 by GPS. In the present embodiment, the position of the environmental measurement sensor 52 measured by the GPS sensor is indicated by two-dimensional coordinates based on latitude and longitude. The two-dimensional coordinates of the moving body 50 measured by the GPS sensor are stored in the storage unit 54.

また、各計測地点における移動体50の相対位置は、各計測地点において環境計測センサ52によって計測された環境情報を用いて算出される。詳細には、1つの計測地点(例えば、N−1個目の計測地点(Nは1以上K以下の自然数))において3D−LiDRAが計測した環境情報と、次の計測地点(例えば、N個目の計測地点)において3D−LiDRAが計測した環境情報をマッチングさせることによって、両者の間の位置及び姿勢の変位を算出する。ここで算出された変位が、1つの計測地点から次の計測地点までの移動体50の移動量といえる。マッチングの方法としては、パターンマッチングやICP(Iterative Closest Point)等の公知の方法を用いることができる。このように、各計測地点の間の移動体50の移動量を算出することによって、各計測地点における移動体50の姿勢及び位置(すなわち、相対位置)を算出することができる。また、移動体50は、車輪の回転角を検出するセンサ(例えば、エンコーダ)を備えていてもよい。このセンサによって車輪の回転角を検出することで、移動体50の移動方向及び移動量を算出することができる。移動体50は、算出された移動体50の移動方向及び移動量と、慣性センサで計測された移動体50の姿勢情報に基づいて、各計測地点における移動体50の姿勢及び位置(すなわち、相対位置)を算出することができる。   Further, the relative position of the moving body 50 at each measurement point is calculated using the environment information measured by the environment measurement sensor 52 at each measurement point. Specifically, the environment information measured by 3D-LiDRA at one measurement point (for example, the N-1th measurement point (N is a natural number between 1 and K)) and the next measurement point (for example, N pieces) By matching the environment information measured by 3D-LiDRA at the eye measurement point), the displacement of the position and orientation between them is calculated. It can be said that the displacement calculated here is the movement amount of the moving body 50 from one measurement point to the next measurement point. As a matching method, a known method such as pattern matching or ICP (Iterative Closest Point) can be used. Thus, by calculating the movement amount of the moving body 50 between each measurement point, the posture and position (that is, the relative position) of the moving body 50 at each measurement point can be calculated. In addition, the moving body 50 may include a sensor (for example, an encoder) that detects the rotation angle of the wheel. By detecting the rotation angle of the wheel with this sensor, the moving direction and the moving amount of the moving body 50 can be calculated. Based on the calculated moving direction and moving amount of the moving body 50 and the posture information of the moving body 50 measured by the inertial sensor, the moving body 50 has the posture and position (that is, relative position) of the moving body 50 at each measurement point. Position) can be calculated.

記憶部54には、各計測地点において環境計測センサ52で計測された環境情報に対応付けて、その計測地点における移動体50の姿勢情報、相対位置及び2次元座標が時系列で記憶される。本実施例では、環境計測センサ52が計測する環境情報、移動体50の姿勢情報及び2次元座標と、算出される移動体50の相対位置を合わせて「環境計測データ」と称することがある。なお、本実施例では、環境計測センサ52として、3D−LiDRA、慣性センサ及びGPSセンサを用いているが、このような構成に限定されない。各計測地点から環境情報を計測できると共に、各計測地点における移動体50の姿勢情報、相対位置及び2次元座標を取得または算出できる構成であればよい。例えば、環境計測センサ52は、レーザ距離センサ、単願又は複眼のカメラシステム、気圧センサ、傾斜計等であってもよい。   In the storage unit 54, the posture information, the relative position, and the two-dimensional coordinates of the moving body 50 at the measurement point are stored in time series in association with the environment information measured by the environment measurement sensor 52 at each measurement point. In the present embodiment, the environment information measured by the environment measurement sensor 52, the posture information and two-dimensional coordinates of the moving body 50, and the calculated relative position of the moving body 50 may be collectively referred to as “environment measurement data”. In this embodiment, 3D-LiDRA, inertial sensor, and GPS sensor are used as the environmental measurement sensor 52, but the configuration is not limited to this. Any configuration may be used as long as environmental information can be measured from each measurement point, and posture information, relative position, and two-dimensional coordinates of the moving body 50 at each measurement point can be acquired or calculated. For example, the environmental measurement sensor 52 may be a laser distance sensor, a single-application or compound-eye camera system, an atmospheric pressure sensor, an inclinometer, or the like.

図3(a)〜図3(c)は、移動体50が環境計測センサ52によって環境情報を計測しながら移動する移動経路60を模式的に示している。図3(a)〜図3(c)に示すように、移動経路60は、始点P0から地点P1までの間は略平坦となっており、地点P1から地点P2までの間は上りとなっており、地点P2から終点P3までの間は下りとなっている。また、地点P1から地点P2までの間の上り区間の周辺には、移動経路60より高さ方向(図3(a)ではz方向)に突出する計測物62aと計測物62bが存在する。例えば、計測物62aは建造物であり、計測物62bは木々である。移動体50は、移動経路60を移動しながら、K個の計測地点において環境情報と、移動体50の姿勢情報及び2次元座標を計測し、また、各計測地点における移動体50の相対位置を算出する。計測された環境情報、移動体50の姿勢情報及び2次元座標と、算出された移動体50の相対位置は、計測時の時系列情報と共に記憶部54に記憶される。   FIGS. 3A to 3C schematically show a moving path 60 on which the moving body 50 moves while measuring environmental information by the environment measuring sensor 52. As shown in FIGS. 3A to 3C, the moving path 60 is substantially flat from the start point P0 to the point P1, and is up from the point P1 to the point P2. And it is down from the point P2 to the end point P3. In addition, there are a measurement object 62a and a measurement object 62b that protrude in the height direction (the z direction in FIG. 3A) from the movement path 60 in the vicinity of the ascending section between the points P1 and P2. For example, the measurement object 62a is a building, and the measurement object 62b is trees. The moving body 50 measures the environment information, the posture information of the moving body 50, and the two-dimensional coordinates at the K measurement points while moving along the movement path 60, and calculates the relative position of the moving body 50 at each measurement point. calculate. The measured environment information, posture information and two-dimensional coordinates of the moving body 50, and the calculated relative position of the moving body 50 are stored in the storage unit 54 together with time-series information at the time of measurement.

次に、地図データ生成装置10は、K個の計測地点についての標高情報を取得し、標高情報記憶部14に記憶する(S14)。本実施例では、国土地理院が整備するデータベース(以下、地理院地図ともいう)から、K個の計測地点のそれぞれについて標高情報を取得し、標高情報記憶部14に記憶する。   Next, the map data generation device 10 acquires elevation information for the K measurement points and stores it in the elevation information storage unit 14 (S14). In the present embodiment, elevation information is acquired for each of the K measurement points from a database maintained by the Geographical Survey Institute (hereinafter also referred to as a Geographical Survey Map) and stored in the elevation information storage unit 14.

ここで、地理院地図から計測地点の標高情報を取得する方法について説明する。地理院地図を用いると、緯度及び経度からその地点における標高を取得することができる。地理院地図の標高は、航空レーザ測量により計測されている。航空レーザ測量では、航空機に搭載されたレーザスキャナから、地上に向かってレーザ光を射出し、航空機から地上までの距離を計測する。また、航空機の位置情報は、全地球衛星測位システム(GNSS)測量器と、慣性計測装置(IMU)から取得している。航空レーザ測量では、航空機から地上までの距離と航空機の位置情報から、地上の標高や地形の形状を計測している。このとき、計測された標高データは、南北及び東西に5m間隔で内挿補間される。地理院地図では、緯度及び経度を入力すると、その地点の標高情報が出力される。地図データ生成装置10は、地理院地図に環境計測データ記憶部12に記憶される2次元座標を入力し、その2次元座標に対応する位置の標高情報を地理院地図から出力する。出力された標高情報は、対応する2次元座標と、その2次元座標が計測された際の時系列情報と共に、標高情報記憶部14に記憶される。   Here, a method for acquiring the altitude information of the measurement point from the Geographical Survey Institute map will be described. Using the Geographical Survey Map, the altitude at that point can be obtained from the latitude and longitude. The elevation of the Geographical Institute map is measured by aviation laser surveying. In aviation laser surveying, a laser scanner mounted on an aircraft emits laser light toward the ground and measures the distance from the aircraft to the ground. Moreover, the position information of the aircraft is acquired from a global satellite positioning system (GNSS) surveying instrument and an inertial measurement unit (IMU). In aviation laser surveying, ground altitude and topographic shape are measured from the distance from the aircraft to the ground and the position information of the aircraft. At this time, the measured elevation data is interpolated at intervals of 5 m in the north-south and east-west directions. In the Geographical Survey Map, when latitude and longitude are input, elevation information at that point is output. The map data generation device 10 inputs the two-dimensional coordinates stored in the environmental measurement data storage unit 12 to the Geographical Survey map, and outputs the elevation information of the position corresponding to the two-dimensional coordinates from the Geographical Survey map. The output elevation information is stored in the elevation information storage unit 14 together with the corresponding two-dimensional coordinates and time-series information when the two-dimensional coordinates are measured.

次に、標高判定部16は、標高情報記憶部14に記憶されるK個の計測地点の標高情報から、信頼度が高いと判定される標高情報を抽出する(S16)。地理院地図から取得した標高情報は、実際の移動経路60の標高と一致していないことがある。上述したように、地理院地図の標高情報は、航空レーザ測量によって計測され、内挿補間されている。このため、例えば、航空レーザ測量によって計測された位置の周辺にその位置の標高より高い物体(例えば、建造物や木々等)が存在していると、それらの物体が計測結果に影響を及ぼし、計測地点の標高を精度よく計測できないことがある。ステップS16では、標高判定部16は、地理院地図から取得したK個の計測地点の標高情報について、精度の信頼性が高いか否かを判定し、精度の信頼性が高いと判定された標高情報のみを抽出する。   Next, the altitude determination unit 16 extracts the altitude information determined to have high reliability from the altitude information of K measurement points stored in the altitude information storage unit 14 (S16). The elevation information acquired from the Geographical Survey Map may not match the elevation of the actual travel route 60. As described above, the altitude information of the Geographical Survey Map is measured by aviation laser surveying and interpolated. For this reason, for example, if there are objects (e.g., buildings, trees, etc.) higher than the altitude of the position around the position measured by the aviation laser surveying, those objects affect the measurement result, The altitude at the measurement point may not be measured accurately. In step S16, the altitude determination unit 16 determines whether or not the accuracy information of the K measurement points acquired from the Geographical Institute map is highly reliable, and the altitude determined to have high accuracy reliability. Extract information only.

ここで、ステップS16の処理について、図4を参照して説明する。図4に示すように、ステップS16の処理では、まず、標高判定部16は、K個の計測地点について、環境計測データ記憶部12に記憶される移動体50の姿勢情報から、移動体50の姿勢(すなわち、ピッチ角)が時系列に連続して正となる群と、連続して負となる群と、連続して略0となる群に分類する(S32)。   Here, the process of step S16 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, in the process of step S <b> 16, first, the elevation determination unit 16 determines the mobile object 50 from the posture information of the mobile object 50 stored in the environment measurement data storage unit 12 for K measurement points. The posture (that is, the pitch angle) is classified into a group that is continuously positive in time series, a group that is continuously negative, and a group that is continuously approximately 0 (S32).

図5(a)は、K個の計測地点で計測されたピッチ角と時間との関係を示すグラフである。図5(a)では、縦軸はピッチ角を示し、横軸は時間を示している。グラフAは、慣性センサによって計測された各計測地点のピッチ角を時系列で示している。また、図5(b)は、図5(a)に対応する実際の標高を示しており、グラフBは、比較のため、移動経路60の実際の標高を、グラフAの各計測地点に対応付けて示している。移動体50が上り坂を移動すると、移動体50は上を向くため、ピッチ角は負の値となる。一方、移動体50が下り坂を移動すると、移動体50は下を向くため、ピッチ角は正の値となる。図5(a)に示すように、ピッチ角は、時間T0から時間T1までの間、連続して略0となっている。したがって、時間T0から時間T1までの間、移動体50は平坦な経路を移動したことがわかり、これは、図3に示す始点P0から地点P1までの平坦な区間と一致する。標高判定部16は、時間T0から時間T1までの間に移動体50が移動した計測地点(すなわち、図3の始点P0から地点P1まで間の計測地点)を、グループG1と分類する。   FIG. 5A is a graph showing the relationship between the pitch angle measured at K measurement points and time. In FIG. 5A, the vertical axis represents the pitch angle, and the horizontal axis represents time. Graph A shows the pitch angle of each measurement point measured by the inertial sensor in time series. FIG. 5B shows the actual altitude corresponding to FIG. 5A, and graph B corresponds to the actual altitude of the moving path 60 for each measurement point on the graph A for comparison. It is attached. When the moving body 50 moves uphill, the moving body 50 faces upward, so that the pitch angle becomes a negative value. On the other hand, when the moving body 50 moves downhill, the moving body 50 faces downward, and the pitch angle becomes a positive value. As shown in FIG. 5A, the pitch angle is substantially zero continuously from time T0 to time T1. Therefore, it can be seen that the moving body 50 has moved along the flat path from time T0 to time T1, which coincides with the flat section from the start point P0 to the point P1 shown in FIG. The altitude determination unit 16 classifies the measurement point where the moving body 50 has moved between time T0 and time T1 (that is, the measurement point between the start point P0 and the point P1 in FIG. 3) as the group G1.

また、ピッチ角は、時間T1から時間T2までの間、連続して負の値となっている。したがって、時間T1から時間T2までの間、移動体50は上りの経路を移動したことがわかり、これは、図3に示す地点P1から地点P2までの上り区間と一致する。標高判定部16は、時間T1から時間T2までの間に移動体50が移動した計測地点(すなわち、図3の地点P1から地点P2まで間の計測地点)を、グループG2と分類する。また、ピッチ角は、時間T2から時間T3までの間、連続して正となっており、移動体50は下りの経路を移動したことがわかる。標高判定部16は、時間T2から時間T3までの間に移動体50が移動した計測地点を、グループG3と分類する。このようにして、K個の計測地点全てについて、ピッチ角が時系列に連続して正となる群と、連続して負となる群と、連続して略0となる群に分類する。   Further, the pitch angle has a negative value continuously from time T1 to time T2. Therefore, it can be seen that the moving body 50 has moved on the up route from time T1 to time T2, which coincides with the up section from point P1 to point P2 shown in FIG. The altitude determination unit 16 classifies the measurement point where the moving body 50 has moved between time T1 and time T2 (that is, the measurement point between point P1 and point P2 in FIG. 3) as group G2. Further, the pitch angle is continuously positive from time T2 to time T3, and it can be seen that the moving body 50 has moved down the route. The altitude determination unit 16 classifies the measurement point where the moving body 50 has moved between time T2 and time T3 as group G3. In this way, all the K measurement points are classified into a group in which the pitch angle is continuously positive in time series, a group in which the pitch angle is continuously negative, and a group in which the pitch angle is continuously approximately 0.

次に、標高判定部16は、標高情報記憶部14に記憶される標高情報を、ステップS32で分類された群に分類する(S34)。上述したように、標高情報は、対応する2次元座標が計測された際の時系列情報と共に、標高情報記憶部14に記憶されている。標高判定部16は、標高情報記憶部14に記憶される標高情報を、各群に分類される計測地点の時系列情報と対応するように、ステップS32で設定された各群に分類する。図6(a)は、図5(a)と同様のグラフであり、慣性センサによって計測された各計測地点のピッチ角を時系列で示している。図6(b)は、図5(b)に示されるグラフに、標高情報記憶部14に記憶された標高情報を追加したものである。グラフCは、標高情報記憶部14に記憶された標高情報を対応する時系列順で示している。図6(b)に示すように、標高情報記憶部14に記憶される標高情報は、グループG1〜G3に分類される。   Next, the altitude determination unit 16 classifies the altitude information stored in the altitude information storage unit 14 into the group classified in step S32 (S34). As described above, the altitude information is stored in the altitude information storage unit 14 together with the time series information when the corresponding two-dimensional coordinates are measured. The elevation determination unit 16 classifies the elevation information stored in the elevation information storage unit 14 into each group set in step S32 so as to correspond to the time series information of the measurement points classified into each group. FIG. 6A is a graph similar to FIG. 5A, and shows the pitch angle of each measurement point measured by the inertial sensor in time series. FIG. 6B is obtained by adding the altitude information stored in the altitude information storage unit 14 to the graph shown in FIG. The graph C shows the altitude information stored in the altitude information storage unit 14 in the corresponding time series order. As shown in FIG. 6B, the elevation information stored in the elevation information storage unit 14 is classified into groups G1 to G3.

次に、標高判定部16は、標高情報を時間Δt毎にさらに分割し、時間Δt毎の標高の変化率を算出する(S36)。時間Δt毎の標高の変化率は、正、負、略0のいずれかで示される。例えば、図7(b)に示すように、標高情報を時間Δt毎に分割すると、グループG1では、標高情報は3つの小グループg11、g12、g13に分割される。また、グループG2では、標高情報は5つの小グループg21〜g25に分割され、グループG3では、標高情報は5つの小グループg31〜g35に分割される。そして、標高判定部16は、時間Δt毎に分割された各小グループについて、標高の変化率を算出する。例えば、小グループを規定する時間が時間tから時間t+1までの間であり、時間tに対応する標高情報がhtであり、時間t+1に対応する標高情報がht+1である場合、小グループの標高の変化率は、(ht+1−ht)/Δtによって算出される。このようにして小グループの標高の変化率を算出すると、グループG1では、小グループg11〜g13の標高の変化率は、時系列順に略0、略0、正となる。また、グループG2では、小グループg21〜g25の標高の変化率は、5つすべて略0となる。さらに、グループG3では、小グループg31〜g35の標高の変化率は、時系列順に略0、負、略0、負、負となる。   Next, the altitude determination unit 16 further divides the altitude information for each time Δt, and calculates the altitude change rate for each time Δt (S36). The altitude change rate for each time Δt is indicated by positive, negative, or substantially zero. For example, as shown in FIG. 7B, when the elevation information is divided every time Δt, the elevation information is divided into three small groups g11, g12, and g13 in the group G1. In the group G2, the elevation information is divided into five small groups g21 to g25, and in the group G3, the elevation information is divided into five small groups g31 to g35. Then, the altitude determination unit 16 calculates an altitude change rate for each small group divided every time Δt. For example, when the time for defining a small group is from time t to time t + 1, the altitude information corresponding to time t is ht, and the altitude information corresponding to time t + 1 is ht + 1, the altitude information of the small group The rate of change is calculated by (ht + 1−ht) / Δt. When the altitude change rate of the small group is calculated in this way, in the group G1, the altitude change rates of the small groups g11 to g13 are approximately 0, approximately 0, and positive in time series order. In the group G2, the change rate of the altitudes of the small groups g21 to g25 is substantially zero. Furthermore, in the group G3, the altitude change rates of the small groups g31 to g35 are approximately 0, negative, approximately 0, negative, and negative in time series order.

次に、標高判定部16は、ステップS34で分類された群毎に、標高情報の起伏状態を決定する(S38)。標高情報の起伏状態は、ステップS36において算出した小グループの標高の変化率に基づいて決定する。詳細には、各群を構成する小グループの標高の変化率のうち、最も多いものをその群全体の起伏状態と決定する。例えば、グループG1では、3つの小グループg11〜g13の標高の変化率のうち、2つが略0であり、1つが正であるため、略0が最も多い。このため、標高判定部16は、グループG1全体における標高情報の起伏状態を平坦と決定する。また、グループG2では、5つの小グループg21〜g25の標高の変化率が全て略0であるため、標高判定部16は、グループG2全体における標高情報の起伏状態を平坦と決定する。さらに、グループG3では、5つの小グループg31〜g35の標高の変化率のうち、2つが略0であり、3つが負であるため、負が最も多い。このため、標高判定部16は、グループG3全体における標高情報の起伏状態を下りと決定する。   Next, the elevation determination unit 16 determines the undulation state of the elevation information for each group classified in step S34 (S38). The undulation state of the elevation information is determined based on the altitude change rate of the small group calculated in step S36. Specifically, among the change rates of the altitudes of the small groups constituting each group, the largest one is determined as the undulation state of the entire group. For example, in the group G1, among the change rates of the altitudes of the three small groups g11 to g13, two are approximately 0, and one is positive, so approximately 0 is the most. For this reason, the elevation determination unit 16 determines that the undulation state of the elevation information in the entire group G1 is flat. Further, in the group G2, since the change rates of the altitudes of the five small groups g21 to g25 are all about 0, the altitude determination unit 16 determines that the undulation state of the altitude information in the entire group G2 is flat. Further, in the group G3, among the change rates of the altitudes of the five small groups g31 to g35, two are substantially 0 and three are negative, so the negative is most common. For this reason, the altitude determination unit 16 determines that the undulation state of the altitude information in the entire group G3 is down.

次に、標高判定部16は、ステップS38で決定した標高情報の起伏状態と、それに対応する群のピッチ角から決定される起伏状態を比較し、両者の起伏状態が一致するか否かを判定する(S40)。上述したように、ステップS32では、ピッチ角が時系列に連続して正となる群と、連続して負となる群と、連続して略0となる群に分類している。すなわち、ピッチ角が正の群では、ピッチ角から決定される起伏状態は下りとなり、ピッチ角が負の群では、ピッチ角から決定される起伏状態は上りとなり、ピッチ角が略0の群では、ピッチ角から決定される起伏状態は平坦となる。標高判定部16は、ステップS32で分類された各群について、ピッチ角から決定される起伏状態と、対応する群における標高情報の起伏状態を比較し、両者の起伏状態が一致するか否かを判定する。   Next, the elevation determination unit 16 compares the undulation state of the elevation information determined in step S38 with the undulation state determined from the pitch angle of the corresponding group, and determines whether or not the undulation state of both coincides. (S40). As described above, in step S32, the pitch angle is classified into a group that is continuously positive in time series, a group that is continuously negative, and a group that is continuously substantially zero. That is, in the group where the pitch angle is positive, the undulation state determined from the pitch angle is down, in the group where the pitch angle is negative, the undulation state determined from the pitch angle is up, and in the group where the pitch angle is approximately 0 The undulation state determined from the pitch angle becomes flat. The elevation determination unit 16 compares the undulation state determined from the pitch angle with the undulation state of the elevation information in the corresponding group for each group classified in step S <b> 32, and determines whether or not the undulation states of the two match. judge.

例えば、グループG1は、ステップS32において、ピッチ角が略0の群として分類されている。すなわち、グループG1は、ピッチ角から決定される起伏状態が平坦となっている。また、グループG1は、ステップS38において、標高情報の起伏状態が平坦と決定されている。したがって、グループG1では、ピッチ角から決定される起伏状態と標高情報の起伏状態はいずれも平坦となっている。このため、標高判定部16は、グループG1において、ピッチ角から決定される起伏状態と標高情報の起伏状態が一致すると判定する。   For example, the group G1 is classified as a group having a pitch angle of approximately 0 in step S32. That is, in the group G1, the undulation state determined from the pitch angle is flat. In the group G1, the undulation state of the elevation information is determined to be flat in step S38. Therefore, in the group G1, the undulation state determined from the pitch angle and the undulation state of the elevation information are both flat. For this reason, the elevation determination unit 16 determines that the undulation state determined from the pitch angle matches the undulation state of the elevation information in the group G1.

グループG2は、ステップS32において、ピッチ角が負の群として分類されているため、ピッチ角から決定される起伏状態が上りとなる。一方、グループG2は、ステップS38において、標高情報の起伏状態が平坦と決定されている。このため、標高判定部16は、グループG2において、ピッチ角から決定される起伏状態と標高情報の起伏状態が一致しないと判定する。また、グループG3は、ステップS32において、ピッチ角が正の群として分類されているため、ピッチ角から決定される起伏状態が下りとなる。そして、グループG2は、ステップS38において、標高情報の起伏状態も下りと決定されている。このため、標高判定部16は、グループG3において、ピッチ角から決定される起伏状態と標高情報の起伏状態が一致すると判定する。   Since the group G2 is classified as a group having a negative pitch angle in step S32, the undulation state determined from the pitch angle is up. On the other hand, in the group G2, the undulation state of the elevation information is determined to be flat in step S38. For this reason, in the group G2, the elevation determination unit 16 determines that the undulation state determined from the pitch angle does not match the undulation state of the elevation information. Further, since the group G3 is classified as a group having a positive pitch angle in step S32, the undulation state determined from the pitch angle is down. In step S38, the undulation state of the elevation information is also determined to be down for the group G2. For this reason, the elevation determination unit 16 determines that the undulation state determined from the pitch angle matches the undulation state of the elevation information in the group G3.

ピッチ角から決定される起伏状態と、それに対応する群の標高情報の起伏状態が一致すると判定された場合(ステップS40でYESの場合)、標高判定部16は、その群に分類される標高情報を抽出する(S42)。図7(a)及び図7(b)では、グループG1及びグループG3において、ピッチ角から決定される起伏状態と標高情報の起伏状態が一致すると判定されている。したがって、標高判定部16は、グループG1及びグループG3に分類される標高情報を抽出する。その後、ステップS44に進む。   When it is determined that the undulation state determined from the pitch angle matches the undulation state of the corresponding group of elevation information (YES in step S40), the elevation determination unit 16 determines the elevation information classified into that group. Is extracted (S42). 7A and 7B, in the group G1 and the group G3, it is determined that the undulation state determined from the pitch angle matches the undulation state of the altitude information. Therefore, the elevation determination unit 16 extracts the elevation information classified into the group G1 and the group G3. Thereafter, the process proceeds to step S44.

一方、ピッチ角から決定される起伏状態と、それに対応する群の標高情報の起伏状態が一致しないと判定された場合(ステップS40でNOの場合)、標高判定部16は、ステップS42をスキップして、ステップS44に進む。すなわち、ピッチ角から決定される起伏状態と標高情報の起伏状態が一致しない場合には、その群に分類される標高情報は抽出されない。図7(a)及び図7(b)では、グループG2において、ピッチ角から決定される起伏状態と標高情報の起伏状態が一致しないと判定されている。したがって、標高判定部16は、グループG2に分類される標高情報を抽出しない。慣性センサは、その計測地点におけるピッチ角が正であるか、負であるか、又は略0であるかを正確に計測することができる。このため、標高情報の起伏状態を、ピッチ角から決定される起伏状態と比較することによって、精度の信頼度の高い標高情報のみを抽出することができる。   On the other hand, if it is determined that the undulation state determined from the pitch angle does not match the undulation state of the corresponding group of elevation information (NO in step S40), the elevation determination unit 16 skips step S42. Then, the process proceeds to step S44. That is, if the undulation state determined from the pitch angle does not match the undulation state of the elevation information, the elevation information classified into that group is not extracted. 7A and 7B, in the group G2, it is determined that the undulation state determined from the pitch angle does not match the undulation state of the altitude information. Therefore, the elevation determination unit 16 does not extract the elevation information classified into the group G2. The inertial sensor can accurately measure whether the pitch angle at the measurement point is positive, negative, or substantially zero. Therefore, by comparing the undulation state of the altitude information with the undulation state determined from the pitch angle, it is possible to extract only the altitude information with high accuracy reliability.

次に、標高判定部16は、全ての群について、ステップS40の判定(すなわち、ピッチ角から決定される起伏状態と、それに対応する群の標高情報の起伏状態が一致するか否かの判定)を実行したか否かを判定する(S44)。全ての群についてステップS40の判定を実行していない場合(ステップS44でNOの場合)、ステップS40に戻り、ステップS40〜ステップS44の処理を繰り返す。一方、全ての群についてステップS40の判定を実行した場合(ステップS44でYESの場合)、ステップS16の処理を終了し、図2のステップS18に進む。   Next, the altitude determination unit 16 determines in step S40 for all the groups (that is, determines whether the undulation state determined from the pitch angle matches the undulation state of the altitude information of the corresponding group). Is determined (S44). If the determination in step S40 is not executed for all groups (NO in step S44), the process returns to step S40, and the processes in steps S40 to S44 are repeated. On the other hand, if the determination in step S40 is executed for all groups (YES in step S44), the process in step S16 is terminated and the process proceeds to step S18 in FIG.

ステップS16の処理が終了すると、絶対座標生成部18は、ステップS16で抽出された標高情報と、それに対応する2次元座標から、3次元座標(以下、この3次元座標を絶対座標ともいう)を生成する(S18)。したがって、ステップS18では、絶対座標生成部18は、ステップS16で抽出された標高情報についてのみ絶対座標を生成し、ステップS16で抽出されなかった標高情報については絶対座標を生成しない。すなわち、本実施例では、ステップS34でグループG1及びグループG3に分類された標高情報から絶対座標を生成し、ステップS34でグループG2に分類された標高情報については絶対座標を生成しない。2次元座標は緯度及び経度に対応しており、緯度及び経度は、地球楕円体中心を原点とする地心直交座標に変換することによって、メートル単位に変換できる。   When the process of step S16 is completed, the absolute coordinate generation unit 18 uses the elevation information extracted in step S16 and the corresponding two-dimensional coordinates to obtain three-dimensional coordinates (hereinafter, these three-dimensional coordinates are also referred to as absolute coordinates). Generate (S18). Therefore, in step S18, the absolute coordinate generation unit 18 generates absolute coordinates only for the elevation information extracted in step S16, and does not generate absolute coordinates for the elevation information not extracted in step S16. That is, in this embodiment, absolute coordinates are generated from the elevation information classified into the group G1 and the group G3 in step S34, and no absolute coordinates are generated for the elevation information classified into the group G2 in step S34. The two-dimensional coordinates correspond to latitude and longitude, and the latitude and longitude can be converted into units of meters by converting into geocentric orthogonal coordinates with the center of the earth ellipsoid as the origin.

図8は、ステップS18で生成された絶対座標を模式的に示したものである。図8に示すように、領域R1内には、グループG1に分類された標高情報とそれに対応する緯度及び経度から生成された絶対座標が示されている。また、領域R3内には、グループG3に分類された標高情報とそれに対応する緯度及び経度から生成された絶対座標が示されている。一方、領域R2内には、絶対座標が示されていない。これは、ステップS18において、グループG2に分類される標高情報が抽出されなかったためである。したがって、ステップS18で生成された絶対座標を時系列順に並べると、連続して存在しない領域(図8では領域R2)が存在する。   FIG. 8 schematically shows the absolute coordinates generated in step S18. As shown in FIG. 8, in the region R1, absolute coordinates generated from the altitude information classified into the group G1 and the corresponding latitude and longitude are shown. Further, in the region R3, absolute coordinates generated from the altitude information classified into the group G3 and the corresponding latitude and longitude are shown. On the other hand, absolute coordinates are not shown in the region R2. This is because the altitude information classified into the group G2 was not extracted in step S18. Therefore, when the absolute coordinates generated in step S18 are arranged in chronological order, an area that does not exist continuously (area R2 in FIG. 8) exists.

次に、グラフ構造データ生成部20は、環境計測データ記憶部12に記憶される移動体50の姿勢情報及び相対位置と、ステップS18で生成された絶対座標から、グラフ構造データを生成する(S20)。図9及び図10に示すように、グラフ構造データは、計測点ノード32と、計測点アーク34と、座標ノード36と、座標アーク38によって構成される。計測点ノード32は、環境計測データ記憶部12に記憶される、K個の計測地点における移動体50の姿勢及び位置(相対位置)を規定する。計測点アーク34は、時系列に隣接する計測点ノード32間における移動体50の相対位置関係を規定する。計測点アーク34は、計測点アーク34の両端にある2つの計測点ノード32の各姿勢についての制約を表している。計測点アーク34は、各計測地点において環境計測センサ52(詳細には、3D−LiDRA)が計測した環境情報をマッチングさせることによって算出することができる。座標ノード36は、ステップS18で生成された絶対座標の位置を規定する。座標アーク38は、計測点ノード32の位置と、その位置に対応する座標ノード36の位置との間のずれを規定する。   Next, the graph structure data generation unit 20 generates graph structure data from the posture information and relative position of the moving body 50 stored in the environment measurement data storage unit 12 and the absolute coordinates generated in step S18 (S20). ). As shown in FIGS. 9 and 10, the graph structure data includes a measurement point node 32, a measurement point arc 34, a coordinate node 36, and a coordinate arc 38. The measurement point node 32 defines the posture and position (relative position) of the moving body 50 at the K measurement points stored in the environment measurement data storage unit 12. The measurement point arc 34 defines the relative positional relationship of the moving body 50 between the measurement point nodes 32 adjacent in time series. The measurement point arc 34 represents a restriction on each posture of the two measurement point nodes 32 at both ends of the measurement point arc 34. The measurement point arc 34 can be calculated by matching environmental information measured by the environmental measurement sensor 52 (specifically, 3D-LiDRA) at each measurement point. The coordinate node 36 defines the position of the absolute coordinate generated in step S18. The coordinate arc 38 defines a shift between the position of the measurement point node 32 and the position of the coordinate node 36 corresponding to the position.

次に、グラフ構造データ最適化部22は、ステップS20で生成されたグラフ構造データを最適化する(S22)。具体的には、グラフ構造データ最適化部22は、グラフ構造データ内の計測点アーク34及び座標アーク38に基づいて算出される誤差関数の和が最小となるように、グラフ構造データを最適化する。誤差関数は、Graph−based SLAM技術で用いられている、公知の方法を用いて生成することができ、また、最適化方法についても、最急降下法や共役勾配法等の最小二乗法等の公知の方法を用いることができる。グラフ構造データ最適化部22は、グラフ構造データ内の全てのアーク(計測点アーク34及び座標アーク38)から誤差関数を算出し、これら算出された誤差関数を加算し、次いで、この誤差関数の和が最小となるように最適化する。環境計測センサ52によって計測される環境情報から算出される移動体50の相対位置は、短い距離間においては精度が高い一方、移動経路60全体においては誤差が蓄積される。座標アーク38を追加したグラフ構造データを最適化することによって、絶対座標を取り込んだグラフ構造データを最適化できる。これによって、移動経路60全体において、移動体50の相対位置の精度を高くすることができる。   Next, the graph structure data optimizing unit 22 optimizes the graph structure data generated in step S20 (S22). Specifically, the graph structure data optimization unit 22 optimizes the graph structure data so that the sum of error functions calculated based on the measurement point arc 34 and the coordinate arc 38 in the graph structure data is minimized. To do. The error function can be generated using a known method used in the Graph-based SLAM technology, and the optimization method is also known such as the least square method such as the steepest descent method or the conjugate gradient method. This method can be used. The graph structure data optimization unit 22 calculates an error function from all the arcs (measurement point arc 34 and coordinate arc 38) in the graph structure data, adds the calculated error functions, and then calculates the error function. Optimize so that the sum is minimized. The relative position of the moving body 50 calculated from the environment information measured by the environment measuring sensor 52 is highly accurate over a short distance, but an error is accumulated in the entire moving path 60. By optimizing the graph structure data to which the coordinate arc 38 is added, the graph structure data incorporating the absolute coordinates can be optimized. Thereby, the accuracy of the relative position of the moving body 50 can be increased in the entire moving path 60.

次に、地図データ生成部24は、環境計測データ記憶部12に記憶される環境情報と、ステップS22で最適化されたグラフ構造データに基づいて、対象領域の環境地図データを生成する(S24)。具体的には、地図データ生成部24は、グラフ構造データ最適化部22によって最適化されたグラフ構造データを構成する計測点ノード32(以下では、最適化された計測点ノード32ともいう)に基づいて、その計測点ノード32に対応する位置から計測した環境情報を用いて環境地図データを生成する。地図データ生成部24は、各計測点ノード32について、環境情報に、最適化された計測点ノード32が規定する移動体50の位置及び姿勢をそれぞれ適用する。そして、地図データ生成部24は、最適化された計測点ノード32が規定する移動体50の位置及び姿勢が適用された複数の環境情報を、ICP等の公知の方法を用いてマッチングして環境地図データを生成する。このように、グラフ構造データ最適化部22によって最適化されたグラフ構造データに基づいて環境地図データを生成することによって、環境地図データ全体の精度を高めることができる。   Next, the map data generation unit 24 generates environment map data of the target area based on the environment information stored in the environment measurement data storage unit 12 and the graph structure data optimized in step S22 (S24). . Specifically, the map data generation unit 24 applies to the measurement point node 32 (hereinafter also referred to as the optimized measurement point node 32) constituting the graph structure data optimized by the graph structure data optimization unit 22. Based on the environmental information measured from the position corresponding to the measurement point node 32, environmental map data is generated. The map data generation unit 24 applies the position and orientation of the moving body 50 defined by the optimized measurement point node 32 to the environment information for each measurement point node 32. Then, the map data generation unit 24 matches a plurality of environment information to which the position and orientation of the moving body 50 defined by the optimized measurement point node 32 are applied using a known method such as ICP and the environment. Generate map data. Thus, by generating the environment map data based on the graph structure data optimized by the graph structure data optimization unit 22, the accuracy of the entire environment map data can be increased.

なお、本実施例では、標高情報記憶部14は、K個の計測地点全ての標高情報を記憶しているが、このような構成に限定されない。標高情報の起伏状態と、ピッチ角から決定される起伏状態を比較できればよく、例えば、標高情報記憶部14は、K個の計測地点から選択された地点の標高情報のみを記憶していてもよい。   In the present embodiment, the altitude information storage unit 14 stores altitude information of all K measurement points, but is not limited to such a configuration. What is necessary is just to be able to compare the undulation state of the elevation information and the undulation state determined from the pitch angle. For example, the elevation information storage unit 14 may store only the elevation information of the point selected from the K measurement points. .

また、本実施例では、グラフ構造データ最適化部22は、計測点アーク34及び座標アーク38に基づいて算出される誤差関数の和が最小となるように、グラフ構造データを最適化しているが、このような構成に限定されない。例えば、ステップS20で生成されたグラフ構造データに、時系列で隣接しない2つの計測点ノード32間における移動体50の相対位置や姿勢を規定するアーク(以下、第3のアークともいう)を追加してもよい。この第3のアークを規定するために選択される2つの計測点ノード32は、2つの計測点ノード32によって規定される移動体50間の距離が比較的近く、かつ、2つの計測点ノード32によって規定される移動体50から環境情報を計測した時間が比較的離れているほうがよい。そして、グラフ構造データ最適化部22は、計測点アーク34、座標アーク38及び第3のアークに基づいて算出される誤差関数の和が最小となるように、グラフ構造データを最適化してもよい。グラフ構造データに第3のアークを追加して、グラフ構造データを最適化することによって、環境地図データ全体の精度をより高くすることができる。   In this embodiment, the graph structure data optimizing unit 22 optimizes the graph structure data so that the sum of error functions calculated based on the measurement point arc 34 and the coordinate arc 38 is minimized. It is not limited to such a configuration. For example, an arc (hereinafter also referred to as a third arc) that defines the relative position and orientation of the moving body 50 between two measurement point nodes 32 that are not adjacent in time series is added to the graph structure data generated in step S20. May be. The two measurement point nodes 32 selected to define the third arc have a relatively short distance between the moving bodies 50 defined by the two measurement point nodes 32, and the two measurement point nodes 32 are. The time when the environmental information is measured from the moving body 50 defined by Then, the graph structure data optimization unit 22 may optimize the graph structure data so that the sum of the error functions calculated based on the measurement point arc 34, the coordinate arc 38, and the third arc is minimized. . By adding the third arc to the graph structure data and optimizing the graph structure data, the accuracy of the entire environmental map data can be further increased.

(実施例2)
上記の実施例1では、ステップS16において、信頼度の高い標高情報を抽出する際に、環境計測データ記憶部12に記憶される移動体50のピッチ角を用いていたが、このような構成に限定されない。地理院地図から取得した標高情報から算出される傾きと計測地点の傾きを比較できればよく、例えば、計測地点の傾きは、移動体50の3次元の位置変動量から算出してもよい。なお、本実施例では、環境計測データ記憶部12に記憶される移動体50の姿勢情報と、ステップS16の標高情報の抽出処理が、実施例1と相違しており、その他の構成については略同一となっている。そこで、実施例1の地図データ生成装置10と同一の構成については、その説明を省略する。
(Example 2)
In the first embodiment, when the highly reliable altitude information is extracted in step S16, the pitch angle of the moving object 50 stored in the environment measurement data storage unit 12 is used. It is not limited. It is only necessary to compare the inclination calculated from the altitude information acquired from the Geographical Survey map with the inclination of the measurement point. For example, the inclination of the measurement point may be calculated from the three-dimensional position fluctuation amount of the moving object 50. In the present embodiment, the posture information of the moving body 50 stored in the environment measurement data storage unit 12 and the altitude information extraction process in step S16 are different from those in the first embodiment, and other configurations are omitted. It is the same. Therefore, the description of the same configuration as that of the map data generation device 10 of the first embodiment is omitted.

本実施例では、環境計測データ記憶部12には、3次元ジャイロオドメトリによって計測された移動体50の姿勢情報が記憶される。移動体50は、ジャイロセンサを搭載しており、ジャイロセンサによって、X軸、Y軸及びZ軸周りの回転量を計測する。移動体50は、X軸、Y軸及びZ軸周りの回転量から、移動体50の姿勢変動量を算出する。移動体50が移動すると、移動前の姿勢(例えば、時間t−1の姿勢)と移動後の姿勢(例えば、時間tの姿勢)の変動から、新たな姿勢を更新する。また、移動体50は、移動体50の車輪の回転量から並進量を算出する。移動体50は、更新された姿勢と、算出された並進量から、移動体50の3次元の位置変動量を算出し、移動体50の3次元の位置変動量は、相対座標(x,y,z)で示される。記憶部54には、各計測点において環境計測センサ52で計測された環境情報に対応付けて、その計測点における移動体50の相対座標が時系列で記憶される。   In the present embodiment, the environment measurement data storage unit 12 stores posture information of the moving body 50 measured by three-dimensional gyro odometry. The moving body 50 is equipped with a gyro sensor, and measures the amount of rotation about the X axis, the Y axis, and the Z axis by the gyro sensor. The moving body 50 calculates the posture fluctuation amount of the moving body 50 from the rotation amounts around the X axis, the Y axis, and the Z axis. When the moving body 50 moves, a new posture is updated based on fluctuations in the posture before the movement (for example, the posture at time t-1) and the posture after the movement (for example, the posture at time t). Further, the moving body 50 calculates the translation amount from the rotation amount of the wheels of the moving body 50. The moving body 50 calculates the three-dimensional position fluctuation amount of the moving body 50 from the updated posture and the calculated translation amount, and the three-dimensional position fluctuation amount of the moving body 50 is calculated using relative coordinates (x, y). , Z). The storage unit 54 stores the relative coordinates of the moving body 50 at the measurement points in time series in association with the environment information measured by the environment measurement sensor 52 at each measurement point.

次に、本実施例におけるステップS16の処理について、図11を参照して説明する。図11に示すように、まず、標高判定部16は、K個の計測地点について、環境計測データ記憶部12に記憶される相対座標から算出される傾きが、時系列に連続して正となる群と、連続して負となる群と、連続して略0となる群に分類する(S52)。   Next, the process of step S16 in a present Example is demonstrated with reference to FIG. As shown in FIG. 11, first, the altitude determination unit 16 has positive slopes in time series that are calculated from relative coordinates stored in the environmental measurement data storage unit 12 for K measurement points. The group is classified into a group, a group that is continuously negative, and a group that is continuously approximately 0 (S52).

図12(a)は、相対座標のz座標と移動体50の移動距離の関係を示すグラフである。図12(a)では、縦軸は相対座標のz座標を示し、横軸は移動距離を示している。グラフDは、相対座標のz座標と移動体50の移動距離を示している。図12(a)に示すように、相対座標のz座標と移動距離との関係を示すと、各計測地点における移動体50の傾きを算出できる。標高判定部16は、移動体50の傾きの変曲点を検出し、傾きが連続して正となる群と、負となる群と、略0となる群に分類する。図12(a)では、移動距離が0からd1までの間では、グラフDの傾きが略0となっている。したがって、移動距離が0からd1までの間に位置する計測地点をグループG1と分類する。また、移動距離がd1からd2までの間では、グラフDの傾きが正となっている。したがって、移動距離がd1からd2までの間に位置する計測地点をグループG2と分類する。さらに、移動距離がd2からd3までの間では、グラフDの傾きが負となっている。したがって、移動距離がd2からd3までの間に位置する計測地点をグループG3と分類する。   FIG. 12A is a graph showing the relationship between the z coordinate of the relative coordinates and the moving distance of the moving body 50. In FIG. 12A, the vertical axis indicates the z coordinate of the relative coordinates, and the horizontal axis indicates the movement distance. The graph D shows the z coordinate of the relative coordinates and the moving distance of the moving body 50. As shown in FIG. 12A, when the relationship between the z coordinate of the relative coordinates and the movement distance is shown, the inclination of the moving body 50 at each measurement point can be calculated. The altitude determination unit 16 detects an inflection point of the inclination of the moving body 50 and classifies the inflection point into a group in which the inclination is continuously positive, a group in which the inclination is negative, and a group in which the inclination is substantially zero. In FIG. 12A, the slope of the graph D is substantially 0 when the moving distance is from 0 to d1. Therefore, a measurement point located between the movement distance of 0 and d1 is classified as a group G1. In addition, the slope of the graph D is positive when the moving distance is from d1 to d2. Therefore, measurement points located between the movement distances d1 and d2 are classified as group G2. Further, the slope of the graph D is negative when the moving distance is from d2 to d3. Therefore, measurement points located between the movement distances d2 and d3 are classified as group G3.

次に、標高判定部16は、標高情報記憶部14に記憶される標高情報を、ステップS32で分類された群に分類する(S54)。なお、ステップS54の処理は、実施例1のステップS34の処理と略同一であるため、詳細な説明は省略する。図12(b)は、図12(a)に対応する標高情報を示すグラフである。グラフEは、比較のため、移動経路60の実際の標高を、図12(a)のグラフDと対応付けて示している。グラフFは、標高情報記憶部14に記憶された標高情報を、図12(a)のグラフDと対応付けて示している。図12(b)に示すように、標高情報記憶部14に記憶される標高情報は、グループG1〜G3に分類される。   Next, the altitude determination unit 16 classifies the altitude information stored in the altitude information storage unit 14 into the group classified in step S32 (S54). Note that the process of step S54 is substantially the same as the process of step S34 of the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted. FIG. 12B is a graph showing the altitude information corresponding to FIG. For comparison, the graph E shows the actual elevation of the travel route 60 in association with the graph D in FIG. The graph F shows the elevation information stored in the elevation information storage unit 14 in association with the graph D in FIG. As shown in FIG. 12B, the elevation information stored in the elevation information storage unit 14 is classified into groups G1 to G3.

次に、標高判定部16は、ステップS52で分類した群毎に、相対座標のz座標の平均勾配を算出する(S56)。図12(a)に示すように、例えば、グループG2において、移動距離d1のz座標がzであり、移動距離d2のz座標がzi+1であり、移動距離d1、d2の間の距離が、ΔDであるとする。この場合、グループG2のz座標の平均勾配は、(zi+1−z)/ΔDと算出される。同様に、グループG3において、移動距離d2のz座標がzi+1であり、移動距離d3のz座標がzi+2であり、移動距離d2、d3の間の距離が、ΔDj+1である場合、グループG3のz座標の平均勾配は、(zi+2−zi+1)/ΔDj+1と算出される。 Next, the elevation determination unit 16 calculates the average gradient of the z coordinate of the relative coordinate for each group classified in step S52 (S56). As shown in FIG. 12A, for example, in the group G2, the z coordinate of the movement distance d1 is z i , the z coordinate of the movement distance d2 is z i + 1 , and the distance between the movement distances d1 and d2 is , ΔD j . In this case, the average gradient of the z coordinate of the group G2 is calculated as (z i + 1 −z i ) / ΔD j . Similarly, in the group G3, when the z coordinate of the movement distance d2 is z i + 1 , the z coordinate of the movement distance d3 is z i + 2 , and the distance between the movement distances d2 and d3 is ΔD j + 1 , the group G3 The average gradient of the z coordinate is calculated as (z i + 2 −z i + 1 ) / ΔD j + 1 .

次に、標高判定部16は、ステップS54で分類した群毎に、標高情報の平均勾配を算出する(S58)。図12(b)に示すように、例えば、グループG2において、移動距離d1の標高がhであり、移動距離d2の標高がhi+1であるとする。この場合、移動距離d1、d2の間の距離はステップS56の場合と同様にΔDであるため、グループG2の標高情報の平均勾配は、(hi+1−h)/ΔDと算出される。同様に、グループG3において、移動距離d2の標高がhi+1であり、移動距離d2の標高がhi+2である場合、移動距離d2、d3の間の距離はΔDj+1であるため、グループG3の標高情報の平均勾配は、(hi+2−hi+1)/ΔDj+1と算出される。 Next, the elevation determination unit 16 calculates an average gradient of the elevation information for each group classified in step S54 (S58). As shown in FIG. 12 (b), for example, in the group G2, the altitude of the moving distance d1 is h i, elevation movement distance d2 is assumed to be h i + 1. In this case, since the distance between the movement distances d1 and d2 is ΔD j as in step S56, the average gradient of the elevation information of the group G2 is calculated as (h i + 1 −h i ) / ΔD j. . Similarly, in the group G3, when the altitude of the moving distance d2 is h i + 1 and the altitude of the moving distance d2 is h i + 2 , the distance between the moving distances d2 and d3 is ΔD j + 1. The average gradient of the information is calculated as (hi + 2− hi + 1 ) / ΔDj + 1 .

次に、標高判定部16は、ステップS52及びステップS54で分類した群毎に、ステップS56で算出したz座標の平均勾配と、ステップS58で算出した標高情報の平均勾配の差分を算出し、その差分の絶対値が閾値以内であるか否かを判定する(S60)。本実施例では、閾値を1%とするが、このような構成に限定されない。閾値は特に限定されるものではなく、適宜変更して用いることができる。z座標の平均勾配と標高情報の平均勾配の差分の絶対値が閾値以内である場合(ステップS60でYESの場合)、両者の勾配は略一致していると判定される。すなわち、この群に分類された標高情報は精度の信頼度が高いと判定される。したがって、この場合には、標高判定部16は、その群に分類される標高情報を抽出する(S62)。一方、z座標の平均勾配と標高情報の平均勾配の差分の絶対値が閾値以内ではない場合(ステップS60でNOの場合)、両者の勾配は一致しないと判定される。すなわち、この群に分類された標高情報は精度の信頼度が低いと判定される。したがって、この場合には、ステップS62をスキップする。   Next, the elevation determination unit 16 calculates the difference between the average gradient of the z coordinate calculated in step S56 and the average gradient of the elevation information calculated in step S58 for each group classified in step S52 and step S54. It is determined whether or not the absolute value of the difference is within a threshold value (S60). In this embodiment, the threshold value is 1%, but the present invention is not limited to such a configuration. The threshold value is not particularly limited and can be appropriately changed and used. When the absolute value of the difference between the average gradient of the z coordinate and the average gradient of the altitude information is within the threshold value (in the case of YES in step S60), it is determined that the gradients of both are substantially the same. That is, it is determined that the altitude information classified into this group has high accuracy reliability. Therefore, in this case, the elevation determination unit 16 extracts the elevation information classified into the group (S62). On the other hand, when the absolute value of the difference between the average gradient of the z coordinate and the average gradient of the elevation information is not within the threshold value (NO in step S60), it is determined that the gradients of the two do not match. That is, it is determined that the altitude information classified into this group has low accuracy reliability. Therefore, in this case, step S62 is skipped.

例えば、グループG2において、実際の標高を示すグラフEが上りを示しており、その平均勾配が約3%であったとする。この場合、図12(a)に示されるz座標の平均勾配(zi+1−z)/ΔDは3%となる。一方、図12(b)に示されるように、標高情報の平均勾配(hi+1−h)/ΔDjは、略0となっている。したがって、z座標の平均勾配と標高情報の平均勾配の差分の絶対値は、3%となる。すなわち、グループG2では、z座標の平均勾配と標高情報の平均勾配の差分の絶対値が1%以内となっていないため、この群に分類された標高情報は精度の信頼度が低いと判定される。したがって、ステップS62をスキップし、グループG2に分類された標高情報は抽出されない。 For example, in the group G2, it is assumed that the graph E indicating the actual altitude indicates an uphill and the average gradient is about 3%. In this case, the average gradient (z i + 1 −z i ) / ΔD j of the z coordinate shown in FIG. 12A is 3%. On the other hand, as shown in FIG. 12 (b), the average slope of the altitude information (h i + 1 -h i) / ΔDj has become substantially zero. Therefore, the absolute value of the difference between the average gradient of the z coordinate and the average gradient of the altitude information is 3%. That is, in the group G2, since the absolute value of the difference between the average gradient of the z coordinate and the average gradient of the elevation information is not within 1%, the elevation information classified in this group is determined to have low accuracy reliability. The Therefore, step S62 is skipped and the altitude information classified into the group G2 is not extracted.

また、グループG3において、実際の標高を示すグラフEが下りを示しており、その平均勾配が約−2.5%であったとする。この場合、図12(a)に示されるz座標の平均勾配(zi+2−zi+1)/ΔDj+1は−2.5%となる。そして、図12(b)に示されるように、標高情報の平均勾配(hi+2−hi+1)/ΔDj+1も全体として減少しており、例えば、標高情報の平均勾配は−3%となっていたとする。すると、z座標の平均勾配と標高情報の平均勾配の差分の絶対値は、0.5%となる。すなわち、グループG3では、z座標の平均勾配と標高情報の平均勾配の差分の絶対値が1%以内となっているため、この群に分類された標高情報は精度の信頼度が高いと判定される。したがって、ステップS62に進み、グループG3に分類された標高情報は抽出される。 Further, in the group G3, it is assumed that the graph E indicating the actual altitude indicates the downward direction, and the average gradient is about −2.5%. In this case, the average gradient (z i + 2 −z i + 1 ) / ΔD j + 1 of the z coordinate shown in FIG. 12A is −2.5%. Then, as shown in FIG. 12B, the average slope (hi + 2− hi + 1 ) / ΔD j + 1 of the elevation information is also decreased as a whole. For example, the average slope of the elevation information is −3%. Suppose. Then, the absolute value of the difference between the average gradient of the z coordinate and the average gradient of the altitude information is 0.5%. That is, in the group G3, since the absolute value of the difference between the average gradient of the z coordinate and the average gradient of the elevation information is within 1%, the elevation information classified into this group is determined to have high accuracy reliability. The Accordingly, the process proceeds to step S62, and the altitude information classified into the group G3 is extracted.

次に、標高判定部16は、全ての群について、ステップS60の判定(すなわち、z座標の平均勾配と標高情報の平均勾配の差分の絶対値が閾値以内であるか否かの判定)を実行したか否かを判定する(S64)。全ての群についてステップS60の判定を実行していない場合(ステップS64でNOの場合)、ステップS60に戻り、ステップS60〜ステップS64の処理を繰り返す。一方、全ての群についてステップS60の判定を実行した場合(ステップS64でYESの場合)、図2のステップS18に進む。このように、本実施例の方法を用いても、標高情報記憶部14に記憶される標高情報から、精度の信頼度の高い標高情報を抽出することができる。このため、3次元の地図データの精度を高くすることができる。   Next, the altitude determination unit 16 performs the determination in step S60 for all groups (that is, determination of whether or not the absolute value of the difference between the average gradient of the z coordinate and the average gradient of the altitude information is within a threshold). It is determined whether or not (S64). If the determination in step S60 is not executed for all groups (NO in step S64), the process returns to step S60, and the processes in steps S60 to S64 are repeated. On the other hand, when the determination in step S60 is executed for all groups (YES in step S64), the process proceeds to step S18 in FIG. Thus, even if the method of the present embodiment is used, altitude information with high accuracy reliability can be extracted from the altitude information stored in the altitude information storage unit 14. For this reason, the precision of three-dimensional map data can be made high.

実施例で説明した地図データ生成装置10に関する留意点を述べる。実施例の環境計測データ記憶部12は、「環境情報記憶部」及び「傾き情報記憶部」の一例であり、標高判定部16は、「傾き算出部」及び「抽出部」の一例であり、絶対座標生成部18は「座標生成部」の一例である。   Points to be noted regarding the map data generation device 10 described in the embodiment will be described. The environmental measurement data storage unit 12 of the embodiment is an example of an “environment information storage unit” and an “inclination information storage unit”, and the elevation determination unit 16 is an example of an “inclination calculation unit” and an “extraction unit”. The absolute coordinate generation unit 18 is an example of a “coordinate generation unit”.

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。   As mentioned above, although the specific example of the technique disclosed by this specification was demonstrated in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing.

10:地図データ生成装置
12:環境計測データ記憶部
14:標高情報記憶部
16:標高判定部
18:絶対座標生成部
20:グラフ構造データ生成部
22:グラフ構造データ最適化部
24:地図データ生成部
50:移動体
52:環境計測センサ
54:記憶部
10: Map data generation device 12: Environmental measurement data storage unit 14: Elevation information storage unit 16: Elevation determination unit 18: Absolute coordinate generation unit 20: Graph structure data generation unit 22: Graph structure data optimization unit 24: Map data generation Unit 50: Moving object 52: Environmental measurement sensor 54: Storage unit

Claims (6)

対象領域の3次元の地図用の地図データを生成する装置であって、
前記対象領域内のK個(Kは1以上の自然数)の計測点のそれぞれについてのK個の環境情報であって、前記計測点の周囲に存在する物体との相対距離を示す前記環境情報を記憶する環境情報記憶部と、
N−1個目からN個目の計測点までの水平面に対する第1傾きを、前記K個の計測点のそれぞれについて記憶する傾き情報記憶部と、
前記K個の計測点のそれぞれについて、標高情報を取得して記憶部に記憶する標高情報記憶部と、
前記K個の計測点のそれぞれについて、N−1個目からN個目の計測点までの水平面に対する第2傾きを、前記K個の標高情報を用いて算出する傾き算出部と、
前記K個の計測点のそれぞれについて前記第1傾きと前記第2傾きを比較し、前記第2傾きの前記第1傾きに対する一致の度合いが高い計測点についての前記標高情報を抽出する抽出部と、を備える、地図データ生成装置。
An apparatus for generating map data for a three-dimensional map of a target area,
K pieces of environment information for each of K measurement points (K is a natural number of 1 or more) in the target area, the environment information indicating a relative distance to an object existing around the measurement points. An environmental information storage unit for storing;
An inclination information storage unit for storing a first inclination with respect to a horizontal plane from the (N−1) th to the Nth measurement point for each of the K measurement points;
For each of the K measurement points, an elevation information storage unit that acquires elevation information and stores it in the storage unit;
For each of the K measurement points, an inclination calculation unit that calculates a second inclination with respect to the horizontal plane from the (N-1) th to the Nth measurement point using the K altitude information;
An extraction unit that compares the first inclination and the second inclination for each of the K measurement points and extracts the elevation information for the measurement points having a high degree of matching of the second inclination with the first inclination; A map data generation device comprising:
前記抽出部は、正または負の前記第1傾きを有して連続するM個(Mは2以上K以下の自然数)の一群の計測点を抽出する、請求項1に記載の地図データ生成装置。   The map data generation device according to claim 1, wherein the extraction unit extracts a group of M measurement points (M is a natural number greater than or equal to 2 and less than or equal to K) having the first slope that is positive or negative. . 前記抽出部は、前記M個の一群の計測点全体において、前記第2傾きの正負が前記第1傾きの正負と一致するか否かによって、前記第2傾きの前記第1傾きに対する一致の度合いを判定する、請求項2に記載の地図データ生成装置。   The extraction unit determines the degree of coincidence of the second inclination with respect to the first inclination depending on whether the positive / negative of the second inclination coincides with the positive / negative of the first inclination in the entire group of M measurement points. The map data generation device according to claim 2 which judges. 前記抽出部は、前記M個の一群の計測点全体において、前記第1傾きと前記第2傾きの間の差分を算出し、前記差分が閾値以下のときに前記第2傾きの前記第1傾きに対する一致の度合いが高いと判定する、請求項2に記載の地図データ生成装置。   The extraction unit calculates a difference between the first inclination and the second inclination over the whole group of M measurement points, and the first inclination of the second inclination when the difference is equal to or less than a threshold value. The map data generation device according to claim 2, wherein it is determined that the degree of coincidence with is high. 前記抽出部によって抽出された前記標高情報に対応する計測点の3次元座標を生成する座標生成部と、
前記環境情報が計測された前記K個の計測点のそれぞれの位置を規定する計測点ノードと、隣接する計測点ノード間の相対的位置関係を規定する計測点アークと、前記3次元座標の位置を規定する座標ノードと、前記計測点の位置とその位置に対応する3次元座標との間のずれを規定する座標アークと、を備えるグラフ構造データを生成するグラフ構造データ生成部と、
前記グラフ構造データについて、各計測点アークおよび各座標アークから算出される誤差関数の和が最小となるように前記グラフ構造データを最適化するグラフ構造データ最適化部と、をさらに備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の地図データ生成装置。
A coordinate generation unit that generates three-dimensional coordinates of a measurement point corresponding to the elevation information extracted by the extraction unit;
A measurement point node that defines the position of each of the K measurement points at which the environmental information is measured, a measurement point arc that defines the relative positional relationship between adjacent measurement point nodes, and the position of the three-dimensional coordinate A graph structure data generation unit for generating graph structure data, comprising: a coordinate node that defines a coordinate arc that defines a shift between a position of the measurement point and a three-dimensional coordinate corresponding to the position;
The graph structure data further includes a graph structure data optimization unit that optimizes the graph structure data so that a sum of error functions calculated from each measurement point arc and each coordinate arc is minimized. The map data generation apparatus as described in any one of 1-4.
最適化された前記グラフ構造データ内の計測点ノードと、計測点ノードが規定する位置から計測された環境情報を用いて、地図データを生成する地図データ生成部をさらに備える、請求項5に記載の地図データ生成装置。   The map data generation part which generates map data using the environmental information measured from the measurement point node in the optimized graph structure data, and the position which a measurement point node prescribes is provided. Map data generator.
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